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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sulla produzione di trasformatori di uscita per lampada UMZCH. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori di potenza a valvole Si osserva una tendenza interessante: più ci allontaniamo dall'era "a valvole", più miti e nebbia si creano attorno al trasformatore di uscita di un amplificatore a valvole. E non solo in materia di calcolo, ma anche di fabbricazione. I produttori possono essere compresi, lodare i loro prodotti è la legge della pubblicità, ma in molti articoli di autori indipendenti, il processo di avvolgimento di un trasformatore sembra la descrizione di un rito segreto. Vediamo quanto è difficile e quanto tempo ci vuole. La conversazione si concentrerà sui trasformatori di uscita per stadi single-ended, nonché su altri trasformatori in cui non sono richieste un'elevata simmetria dei semi-avvolgimenti e requisiti rigorosi per le condizioni operative. Si presume che si disponga di una sezione sufficiente del filo magnetico, dei fili di avvolgimento e almeno di un dispositivo primitivo per l'avvolgimento delle bobine, dotato di un contatore di bobine. Questo si riferisce a qualsiasi progetto: da un trapano elettrico o manuale, bloccato in una morsa, a un prigioniero filettato piegato, rinforzato in due barre di legno.
Realizzare una bobina è laborioso, ma non difficile. In figura è mostrato un disegno dei dettagli del telaio della bobina prefabbricata in getinax o textolite con chiavistelli. Nel disegno in posizione 1 - guance; 2, 3 - piatti. Le dimensioni h, b, y, y1 e lo spessore delle parti del telaio sono legate alle dimensioni e alla forma del circuito magnetico. Il miglior materiale per la sua fabbricazione può essere considerato fibra di vetro (senza lamina) con uno spessore di 1,5 ... 2 mm. Quando si producono parti, lasciare un margine per la messa a punto finale durante l'assemblaggio. Se provi a tagliare immediatamente la parte a misura, c'è un'alta probabilità che nulla si fissi in posizione e la bobina si sfaldi. Sulla bobina assemblata, limare gli angoli acuti con una lima ad ago e avvolgere con uno o due strati di carta di 0,1 ... 0,15 mm di spessore. Ci vorranno dalle due alle tre ore per fare una bobina. Non toccheremo affatto la tecnologia di produzione di un trasformatore con design a biscotto, poiché con un numero relativamente piccolo di biscotti perde rispetto a un design classico con una sezione poco profonda sia in termini di ciclo di lavoro che di induttanza di dispersione. Quindi inizia il più interessante: l'avvolgimento. La maggior parte dei dilettanti utilizza l'avvolgimento normale, ovvero il filo viene avvolto da bobina a bobina e una guarnizione viene posata attraverso ogni strato. Avvolgere in questo modo senza una macchina con un impilatore da 3000-4000 giri con un filo sottile è un lavoro titanico. La domanda sorge spontanea: perché non finire alla rinfusa? Se scartiamo la nobile indignazione dei veri audiofili e ci rivolgiamo alle fonti primarie [1, 2], si scopre che il fattore di riempimento per un filo sottile (0,15-0,4 mm) non è così male: G. Tsykin fornisce valori di 0,7 .. .0,75, ho ottenuto 0,5 ... 0,53, che è abbastanza accettabile per singole istanze di un trasformatore con avvolgimenti sezionati. L'induttanza di dispersione è praticamente indipendente dal metodo di avvolgimento e dalla densità. L'autocapacità dell'avvolgimento (in caso di avvolgimento alla rinfusa) è del 5 ... 10% in meno. Il problema principale sembra essere la ridotta rigidità dielettrica. A proposito, valori elevati del fattore di riempimento consentono di ridurre il trasformatore o di ottenere una grande induttanza di magnetizzazione nelle stesse dimensioni. Questo è importante, poiché per dispositivi di alta qualità si dovrebbe sforzarsi di implementare un trasformatore con dimensioni minime per una data induttanza dell'avvolgimento primario. Minori sono le dimensioni del circuito magnetico del trasformatore, migliore è l'induttanza di dispersione per un determinato sezionamento. Torniamo a garantire la resistenza elettrica. Tutto nei libri è corretto, ma la maggior parte delle raccomandazioni riguarda la produzione in serie di trasformatori e la loro conformità a determinati standard. Non è realistico realizzare un trasformatore secondo loro a casa: non ci sono né materiali né tecnologie appropriati. Pertanto, si procederà da due criteri: il primo è le condizioni operative reali, il secondo è inaccettabile in produzione, è abbastanza adatto per l'autoproduzione di singoli campioni. Quindi quale tensione può essere sull'avvolgimento primario del trasformatore? Supponiamo che la potenza di uscita P dell'amplificatore sia 5 W (questo è molto per una cascata a ciclo singolo su lampade comuni), la resistenza di carico R ridotta all'avvolgimento primario è 2 kOhm, la tensione di alimentazione Ua è 300 V e l'efficienza del trasformatore è 0,85. Per ottenere tale potenza, la tensione effettiva sul primario deve essere pari a: Urms= √PR/Efficienza= 117V. Di conseguenza, la sua ampiezza sarà pari a: Urms= √2 Urms = 166 V. Tenendo conto della tensione di alimentazione, la tensione massima sull'avvolgimento primario relativo alla cassa dell'amplificatore sarà pari a: Uw - U + Ua - 466 V. Ciò determina i requisiti per l'isolamento tra gli avvolgimenti (di norma, un'estremità dell'avvolgimento secondario è collegata a terra) e le proprietà isolanti del telaio. Sono sufficienti due strati di carta per cavi con uno spessore di 0,12 mm, è possibile utilizzare la carta del condensatore in 4-5 strati o una combinazione di uno strato di nastro fluoroplastico sanitario e uno strato di carta da lettere. Il telaio in fibra di vetro fornisce più che la necessaria resistenza elettrica. I trasformatori di uscita di alta qualità sono sempre realizzati sezionati, altrimenti non è possibile ottenere valori accettabili di induttanza di dispersione. Nel caso più semplice, l'avvolgimento primario è diviso in due parti, ma meglio - in tre, tra le quali è posizionato l'avvolgimento secondario. È anche possibile un sezionamento più profondo, ma allo stesso tempo il fattore di riempimento della finestra del circuito magnetico viene notevolmente ridotto e la capacità tra gli avvolgimenti aumenta. A causa della complessità dell'avvolgimento, il sezionamento profondo viene utilizzato raramente. Soffermiamoci sulle tre sezioni dell'avvolgimento primario. L'induttanza di dispersione minima si ottiene con una divisione irregolare del numero di giri: nelle sezioni estreme, il loro numero è due volte inferiore rispetto al centro. Se trascuriamo la resistenza attiva dell'avvolgimento, in assenza di segnale, tutte le spire dell'avvolgimento primario sono equipotenziali; alla massima potenza, la tensione ai capi dell'avvolgimento sarà proporzionale alla loro induttanza. Pertanto, la massima tensione alternata si verifica sulla sezione centrale dell'avvolgimento; la sua ampiezza è 83 V. La tensione di rottura dell'isolamento di un filo dell'avvolgimento con un diametro superiore a 0,15 mm (PETV, PEV, PVTL, ecc.) È di almeno 600 V e il numero di microdifetti non è consentito 5-7 per 15 m Per un filo con un diametro superiore a 0,35 mm i microdifetti sono generalmente inaccettabili. Pertanto, l'avvolgimento può essere avvolto alla rinfusa senza alcuna guarnizione; la probabilità della comparsa di curve in cortocircuito è molto piccola. Per una migliore posa delle spire e aumentare l'affidabilità del trasformatore, si consiglia di posare una guarnizione di carta del condensatore di 300 mm di spessore in due strati ogni 500-0,022 giri dell'avvolgimento (tale nastro di carta può essere ottenuto da vecchi condensatori di carta - per esempio, il gruppo KBG). Pertanto, il compito principale durante l'avvolgimento di un trasformatore è impedire la caduta delle spire. L'isolamento tra gli avvolgimenti si ottiene in modo standard: la guarnizione è più larga del telaio di 4-5 mm e una tacca viene tagliata lungo i bordi. Questo può essere fatto rapidamente arrotolando la guarnizione in un tubo: il suo bordo viene morso lungo il contorno con tronchesi affilati. Poiché in questo caso si utilizza un isolamento più spesso e rigido (sia per ragioni di rigidità dielettrica che per la possibilità di posa normale dell'avvolgimento successivo), le bobine non si attaccheranno se si presta sufficiente attenzione. È auspicabile escludere la caduta delle bobine durante la posa dell'isolamento dell'interstrato. Qui sorgono le difficoltà. Poiché la superficie dell'avvolgimento presenta irregolarità, anche se è presente una tacca sui bordi della guarnizione, non è possibile escludere l'affondamento delle spire: il filo lo tira insieme. Questo problema viene risolto come segue. Una benda viene applicata ai bordi della guarnizione da una sottile striscia di carta adesiva sottile (puoi usare "nastro adesivo") con una tacca lungo il bordo, impedisce alla guarnizione di scivolare (o chiude i giri da cui ha la guarnizione già scivolato). Quindi, l'ordine di avvolgimento del trasformatore è il seguente: le sezioni dell'avvolgimento primario sono avvolte alla rinfusa con distanziatori intercalari ogni 300-500 giri, le sezioni dell'avvolgimento secondario - girano per girare senza distanziatori (con un diametro del filo superiore a 0,6 mm, questo processo non crea difficoltà). Ti ricordo ancora una volta che l'isolamento tra gli avvolgimenti deve essere sufficientemente rigido: le spire dell'avvolgimento secondario devono essere piatte. Quando si avvolgono le sezioni dell'avvolgimento primario, è necessario garantire una tensione sufficiente sul filo e cercare di mantenere la superficie dell'avvolgimento il più uniforme possibile. A proposito, durante l'avvolgimento, è consigliabile non toccare il filo con le mani, ma tenerlo con un pezzo di feltro sottile o morbida pelle scamosciata. L'avvolgimento viene eseguito da bordo a bordo della bobina. I conduttori di avvolgimento sono realizzati direttamente con un filo di avvolgimento su cui è applicato un tubo fluoroplastico (un tubo sottile si allunga perfettamente; allungando un tubo millimetrico, si può ottenere un tubo di diametro inferiore). Se il filo è troppo sottile, per aumentare la resistenza meccanica dell'uscita, il filo viene piegato tre o quattro volte e attorcigliato strettamente. Questo codino viene utilizzato come uscita dell'avvolgimento, ovviamente, il suo inizio deve essere isolato e fissato saldamente all'avvolgimento. Le conclusioni dei fili colorati, ovviamente, sono più belle, ma questa opzione è più pratica. L'isolamento finale degli avvolgimenti è costituito da due strati di carta per cavi (è possibile utilizzare anche carta da lettere). Il fattore di riempimento della finestra del circuito magnetico con due sezioni dell'avvolgimento primario è di circa 0,45, con tre sezioni dell'avvolgimento primario - circa 0,4. Questi sono dati medi sui risultati dell'avvolgimento di diverse dozzine di trasformatori di diverse capacità. È del tutto possibile far fronte a tale lavoro, a seconda dell'esperienza, in un paio di sere. Perché impregnare la bobina di un trasformatore? L'obiettivo principale è aumentare la resistenza elettrica in condizioni esterne avverse e l'impregnazione migliora anche la rimozione del calore dagli strati interni della bobina e ne aumenta la resistenza meccanica. Naturalmente, c'è uno svantaggio nella moneta, qualsiasi impregnazione aumenta la capacità del trasformatore. Nel 99,9% dei casi, un amplificatore amatoriale occupa un posto d'onore in una stanza in condizioni quasi normali. Anche il carico termico sul trasformatore di uscita di un amplificatore di alta qualità non è eccezionale. In primo luogo, tali trasformatori sono progettati secondo criteri leggermente diversi da quelli di rete e, in secondo luogo, durante l'ascolto di musica, anche se l'amplificatore ha una potenza di uscita significativa, la potenza di uscita media è di pochi watt. Pertanto, sconsiglio di utilizzare qualsiasi impregnazione e quindi peggiorare, anche leggermente, i parametri elettrici del trasformatore. Naturalmente, se hai intenzione di ascoltare musica in un clima tropicale, prevedi di installare un amplificatore in un'auto o di offrirlo a un gruppo rock, allora devi pensare alla composizione dell'impregnazione e al metodo di impregnazione. Un'altra cosa è il circuito magnetico del trasformatore. Nella pratica amatoriale, vengono spesso utilizzati nuclei magnetici intrecciati da trasformatori seriali, che tendono a delaminarsi quando smontati. Questo non è pericoloso, ma i record sbucciati creeranno sfumature. Se possibile, dovrebbero essere incollati, ma questo non farà molto. Un modo efficace per calmare il trasformatore (è ancora necessario incollarlo) è immergere i ferri di cavallo del circuito magnetico in vernice ad olio prima del montaggio finale. Si consiglia inoltre di verniciare il circuito magnetico laminato con vernice. Durante il montaggio finale del trasformatore, la guarnizione che costituisce il traferro amagnetico viene rivestita con la stessa vernice (per SL e PL ne esistono rispettivamente tre e due), il cui spessore è specificato nel calcolo. Può essere realizzato con un sottile foglio di cartone elettrico, textolite, getinaks o altro materiale duro resistente al calore. È molto importante garantire che la fessura nel conduttore magnetico sia fissata con una fascetta affidabile: la stabilità della fessura aiuta a ridurre al minimo la distorsione non lineare del trasformatore stesso alle basse frequenze. Un trasformatore fabbricato in questo modo avrà parametri elettrici non peggiori, e forse migliori, di quelli realizzati nell'officina della fabbrica. In condizioni vicine al normale, tali trasformatori funzionano perfettamente. Quindi, la complessità dell'autoproduzione del trasformatore di uscita è notevolmente esagerata. I problemi principali sono legati alla ricerca di un circuito magnetico, fili di avvolgimento e relativi materiali e non di avvolgimento. La chiave per buoni risultati è la consueta precisione e attenzione. Anche senza esperienza, è del tutto possibile realizzare una serie di trasformatori di uscita per un amplificatore stereo in una settimana. Naturalmente, non tutto può funzionare subito, ma l'acqua non scorre sotto una pietra sdraiata, quindi sentiti libero di metterti al lavoro e assemblare il tuo miglior amplificatore a valvole. Prendo atto che ora ci sono molti materiali isolanti moderni, quindi non è affatto necessario usare la carta. È gradito l'uso di polietilene tereftalato, film di lavsan, fluoroplastico rinforzato, fibra di vetro; usa tutto ciò che è più facile da ottenere. Gli amplificatori di potenza possono subire una significativa caduta di tensione attraverso il trasformatore di uscita quando il carico viene improvvisamente eliminato. Se, durante l'ascolto comparativo dell'apparecchiatura, si preferisce commutare il carico in movimento, non è necessario aumentare la rigidità elettrica del trasformatore, è più facile bypassare il suo avvolgimento primario con un varistore adatto o uno scaricatore da 1 kV. Naturalmente la qualità del trasformatore dipende anche dal circuito magnetico utilizzato, ma questo non dovrebbe essere elevato a un valore assoluto. L'acciaio elettrico 3411 è stato più comunemente usato nei trasformatori di potenza per elettrodomestici. È inferiore nelle sue proprietà magnetiche agli acciai moderni (i produttori usano spesso l'acciaio 3408), ma queste differenze non sono così grandi da non poter essere parzialmente compensate nella progettazione del trasformatore palcoscenico. Su un circuito magnetico attorcigliato da un trasformatore di rete, puoi realizzare un eccellente trasformatore di uscita. In generale, c'è un paradosso interessante. Molti produttori offrono trasformatori di uscita di alta qualità, ma si limitano a portare solo i loro parametri principali: puro "maiale in un colpo". E i trasformatori con nuclei magnetici in acciaio 3408 e una lega amorfa sono "due grandi differenze"! Letteratura: 1. Trasformatori Tsykin GS di bassa frequenza. - M.: Svyazizdat, 1955.
Autore: E. Karpov, Odessa, Ucraina; Pubblicazione: radioradar.net
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